Особливості будови білків-рецепторів для стероїдів.
Найбільш вивченим є рецептор для гормонів кори надниркових залоз - глюкокортикоїдів (ГКС). У цьому білку є три функціональних ділянки:
1 - для зв'язування з гормоном (С-кінцевий)
2 - для зв'язування з ДНК (центральний)
3 - антигенний ділянку, одночасно здатний модулювати функцію промотора в процесі транскрипції (N-кінцевий).
Функції кожної ділянки такого рецептора ясні з їхньої назв. Очевидно, що така будова рецептора для стероїдів дозволяє їм впливати на швидкість транскрипції в клітині. Це підтверджується тим, що під дією стероїдних гормонів вибірково стимулюється (або гальмується) біосинтез деяких білків в клітині. У цьому випадку спостерігається прискорення (або уповільнення) освіти мРНК. В результаті змінюється кількість синтезованих молекул певних білків (часто - ферментів) і змінюється швидкість метаболічних процесів.
БІОСИНТЕЗ і секреції гормонів РІЗНОГО БУДІВЛІ
В процесі утворення білкових і пептидних гормонів в клітинах ендокринних залоз відбувається утворення поліпептиду, котрий має гормональної активністю. Але така молекула в своєму складі має фрагмент (и), що містить (е) амінокислотну послідовність даного гормону. Така білкова молекула називається пре-про-гормоном і має в своєму складі (зазвичай на N-кінці) структуру, яка називається лидерной або сигнальної послідовністю (пре-). Ця структура представлена гідрофобними радикалами і потрібна для проходження цієї молекули від рибосом через ліпідні шари мембран всередину цистерн ендоплазматичної (ЕРС). При цьому, під час переходу молекули через мембрану в результаті обмеженого протеолізу лідерних (пре-) послідовність відщеплюється і всередині ЕРС виявляється прогормон. Потім через систему ЕПР прогормон транспортується в комплекс Гольджі і тут закінчується дозрівання гормону. Знову в результаті гідролізу під дією специфічних протеїназ отщепляется залишився (N-кінцевий) фрагмент (про-ділянка). Освічена молекула гормону, що володіє специфічною біологічною активністю надходить в секреторні пухирці і накопичується до моменту секреції.
При синтезі гормонів з числа складних білків гликопротеинов (наприклад, фолікулостимулюючого (ФСГ) або тиреотропного (ТТГ) гормонів гіпофіза) в процесі дозрівання відбувається включення вуглеводного компонента в структуру гормону.
Може відбуватися і внерібосомальний синтез. Так синтезується трипептид тіроліберін (гормон гіпоталамуса).
Гормони - похідні амінокислот
З тирозину синтезуються гормони мозкового шару надниркових залоз адреналін і норадреналін, а також йодовмісні гормони, щитовидної залози. В ході синтезу адреналіну і норадреналіну тирозин піддається гідроксилювання, декарбоксилюванню і метилированию за участю активної форми амінокислоти метіоніну.
У щитовидній залозі відбувається синтез йодовмісних гормонів трийодтироніну і тироксину (тетрайодтиронина). В ході синтезу відбувається йодування фенольной групи тирозину. Особливий інтерес представляє метаболізм йоду в щитовидній залозі. Молекула глікопротеїну тиреоглобуліну (ТГ) має молекулярну масу понад 650 кДа. При цьому в складі молекули ТГ близько 10% маси - вуглеводи і до 1% - йод. Це залежить від кількості йоду в їжі. У поліпептиді ТГ - 115 залишків тирозину, які іодіруются окисленим за допомогою спеціального ферменту - тіреопероксідазе - йодом. Ця реакція називається органіфікації йоду і відбувається в фолікулах щитоподібної залози. В результаті з залишків тирозину утворюються моно- і ди-іодтірозін. З них приблизно 30% залишків в результаті конденсації можуть превратітьться в три- і тетра-іодтіроніни. Конденсація і іодірованіе йдуть за участю одного і того ж ферменту - тіреопероксідазе. Подальше дозрівання гормонів щитовидної залози відбувається в залізистих клітинах - ТГ поглинається клітинами шляхом ендоцитозу і утворюється вторинна лизосома в результаті злиття лізосоми з поглинутим білком ТГ.
Протеолітичні ферменти лізосом забезпечують гідроліз ТГ і освіту Т3 і Т4. які виділяються в позаклітинний простір. А моно- і дііодтірозін деіодіруются за допомогою спеціального ферменту деіодінази і йод повторно може піддаватися органіфікації. Для синтезу тиреоїдних гормонів характерним є механізм гальмування секреції за типом негативного зворотного зв'язку (Т3 і Т4 пригнічують виділення ТТГ).
Стероїдні гормони синтезуються з холестерину (27 вуглецевих атомів), а холестерин синтезується з ацетил-КоА.
Холестерин перетворюється в стероїдні гормони в результаті наступних реакцій:
- відщеплення бічного радикала
- утворення додаткових бічних радикалів в результаті реакції гідроксилювання за допомогою спеціальних ферментів монооксигеназ (гідроксилази) - найчастіше в 11-м, 17-м, і 21-м положеннях (іноді в 18-м). На першому етапі синтезу стероїдних гормонів спочатку утворюються попередники (прегненолон і прогестерон), а потім інші гормони (кортизол, альдостерон, статеві гормони). З кортикостероїдів можуть утворитися альдостерон, мінералокортикоїди.
Регулюється з боку ЦНС. Синтезовані гормони накопичуються в секреторних гранулах. Під дією нервових імпульсів або під впливом сигналів з інших ендокринних залоз (гормони тропів) в результаті екзоцитозу відбувається дегрануляция і вихід гормону в кров.
Механізми регуляції в цілому були представлені в схемі механізму реалізації ендокринної функції.
Транспорт гормонів визначається їх розчинність. Гормони, які мають гідрофільну природу (наприклад, білково-пептидні гормони) зазвичай транспортуються кров'ю у вільному вигляді. Стероїдні гормони, що містять йод гормони щитовидної залози транспортуються у вигляді комплексів з білками плазми крові. Це можуть бути специфічні транспортні білки (транспортні низькомолекулярні глобуліни, тироксинзв'язуючого білок; транспортує кортикостероїди білок транскортином) і неспецифічний транспорт (альбуміни).
Вже говорилося про те, що концентрація гормонів в кров'яному руслі дуже низька. І може змінюватися відповідно до фізіологічним станом організму. При зниженні вмісту окремих гормонів розвивається стан, що характеризується як гіпофункція відповідної залози. І, навпаки, підвищення вмісту гормону - це гіперфункція.
Постійність концентрації гормонів в крові забезпечується також процесами катаболізму гормонів.
Білково-пептидні гормони піддаються протеолізу, розпадаються до окремих амінокислот. Ці амінокислоти вступають далі в реакції дезамінування, декарбоксилювання, трансаминирования і розпадаються до до кінцевих продуктів: NH3. CO2 і Н2 О.
Гормони - похідні амінокислот зазнають окислювального дезамінування і подальшого окислення до СО2 і Н2 О. Стероїдні гормони розпадаються інакше. В організмі немає ферментних систем, які забезпечували б їх розпад. Що ж відбувається при їх катаболизме?